JP2019035698A - プローブ構造体、及びプローブ構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ構造体が変形するおそれを低減することが容易なプローブ構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】第一面３１と第二面３２とを有する電極３と、当該電極３の第一面３１上に立設された第一カーボンナノチューブ構造体４と、電極３の第二面３２上に立設された第二カーボンナノチューブ構造体５とを備えているプローブ構造体、及びプローブ構造体の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、基板検査用治具等に使用されるプローブ構造体及びその製造方法に関する。

従来、電子デバイス材料や、光学材料、導電性材料、又は生体関連材料等としての使用が期待されるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）において、多数本のカーボンナノチューブを集合させてバルク集合体を形成することが知られている。また、このバルク集合体のサイズをラージスケール化させるとともに、純度、比表面積、導電性、密度、硬度等の特性を向上させるように、触媒を成長基板上に配置してこの成長基板上に複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長（ＣＶＤ）させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１８１８９９号公報

ところで、特許文献１に開示されたカーボンナノチューブバルク・構造体は、成長基板上に配置された触媒の存在下で所定長さに成長させた複数本のカーボンナノチューブの集合体として製造された後に、その基端部が物理的、化学的あるいは機械的に成長基板から剥離された状態で、電子デバイス材料や導電性材料等として使用されるように構成されている。

前記カーボンナノチューブバルク・構造体の基端部を、検査装置の制御部等に信号を伝送するための電極部等に接続することにより、例えば基板検査用治具等の、電気信号を検出するためのプローブ構造体として使用することが考えられる。しかしながら、この場合には、カーボンナノチューブバルク・構造体の全長が大きくなると、このカーボンナノチューブバルク・構造体に歪みや変形が生じやすくなる。そのため、プローブ構造体の先端部の位置が、接触させようとする目標位置に対してずれてしまう位置ずれが生じるという不都合があった。

本発明の目的は、プローブ構造体が変形するおそれを低減することが容易なプローブ構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るプローブ構造体は、第一面と第二面とを有する電極と、当該電極の第一面に立設された第一カーボンナノチューブ構造体と、前記電極の第二面に立設された第二カーボンナノチューブ構造体とを備えているものである。

この構成によれば、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を電極の両端から成長させてプローブ構造体とすることができるので、成長用の基板からカーボンナノチューブ構造体を剥離することなく、所定長さのプローブ構造体を形成することができる。そして、第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体との間に電極が配設されているため、実質的に第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体とを合わせた長さのカーボンナノチューブ構造体の略中央部分が電極で保持された状態となる。その結果、背景技術に記載されているような、第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体とを合わせた長さと略等しい連続したカーボンナノチューブ構造体と比べて、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を電極の両端から成長させたプローブ構造体は、変形するおそれが低減される。

また、前記電極を保持する保持板をさらに備え、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体がそれぞれ前記保持板の板厚方向に延びるように立設されていることが好ましい。

この構成によれば、第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体とが電極を介して連設されてなるプローブ構造体を安定して支持することが可能であり、その取り扱いを容易化することができる。

前記保持板に、複数個の前記電極が互いに絶縁された状態で配設された構成としてもよい。

この構成によれば、多数のプローブを備えた基板検査装置の検査治具等として、プローブ構造体を、より好適に使用することができる。

また、前記電極から立ち上がる前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の立ち上り部分よりも前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の中間部分が高密度に収束されていることが好ましい。

この構成によれば、複数本のカーボンナノチューブの集合体からなる第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体において、各カーボンナノチューブ相互間で接触する箇所が増加して電流経路が増加する。この電流経路の増加により、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の電気抵抗を低減することが容易となる。

また、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体は、絶縁性と弾力性とを有する素材からなる保形層により囲繞され、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部が前記保形層の表面から露出した構成とすることが好ましい。

この構成によれば、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の導電性を維持しつつ、その変形及び損傷を効果的に防止することができる。さらに電極を保持する前記保持板を備えた場合には、保持板が、前記保形層の機械的収縮ストレスや熱ストレス等による歪みを抑制するコア材として機能することになる。このため、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部に位置ずれが生じることを効果的に抑制でき、プローブ先端の機械的位置精度を、より向上できるという利点がある。

本発明に係るプローブ構造体の製造方法は、第一面と第二面とを有する電極を形成する電極形成工程と、前記電極の第一面及び第二面上に触媒をそれぞれ配設する触媒配設工程と、前記電極の第一面上に、前記触媒の存在下で複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長させて第一カーボンナノチューブ構造体を生成し、前記電極の第二面上に、前記触媒の存在下で複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長させて第二カーボンナノチューブ構造体を生成するカーボンナノチューブ構造体生成工程とを備えている。

この構成によれば、この構成によれば、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を電極の両端から成長させてプローブ構造体とすることができるので、成長用の基板からカーボンナノチューブ構造体を剥離することなく、所定長さのプローブ構造体を形成することができる。そして、第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体との間に電極が配設されているため、実質的に第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体とを合わせた長さのカーボンナノチューブ構造体の略中央部分が電極で保持された状態となる。その結果、背景技術に記載されているような、第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体とを合わせた長さの連続したカーボンナノチューブ構造体と比べて、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を電極の両端から成長させたプローブ構造体は、変形するおそれが低減される。

また、前記電極形成工程において、保持板に前記電極の保持孔となる貫通孔を形成した後、当該貫通孔に導電性を有する材料を充填して、前記電極の第一面及び第二面を露出させた状態で前記電極を形成することが好ましい。

この構成によれば、プローブ構造体が安定して支持されることにより、取り扱いが容易なプローブ構造体を製造することができる。

さらに、前記電極形成工程において、前記保持板に複数個の前記貫通孔を形成した後、当該各保持孔に導電性を有する材料をそれぞれ充填して、複数個の前記電極を互いに絶縁した状態で形成するようにしてもよい。

この構成によれば、多数のプローブを備えた基板検査装置の検査治具等として、より好適に使用できるプローブ構造体を、容易に製造することができる。

また、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を、液体にさらした後、乾燥させることにより、電極から立ち上がる第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の立ち上り部分よりも第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の中間部分を高密度に収束させる収束工程をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の電気抵抗を容易に低減することができる。

また、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を囲繞するように流動性を有する充填材料を充填した後、当該充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層を形成する保形層形成工程をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の導電性を維持しつつ、優れた強度及び耐久性を有するプローブ構造体を製造することができる。さらに前記保持板を用いた場合には、第一カーボンナノチューブ構造体と第二カーボンナノチューブ構造体との間に位置する保持板を、前記保形層の機械的収縮ストレスや熱ストレス等による歪みを抑制するコア材として機能させることができる。このため、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部の位置ずれが生じることを効果的に抑制でき、プローブ先端の機械的位置精度を効果的に向上できるという利点がある。

また、前記保形層形成工程において、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を構成する複数本のカーボンナノチューブの間に前記流動性を有する充填材料を充填して硬化させるようにしてもよい。

この構成によれば、プローブ構造体の強度及び耐久性を、より効果的に向上させることができる。

また、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部を除去する除去工程をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、カーボンナノチューブ１本１本の先端部はドーム形状になっているので、平面状の導電面に接触した時はドームの天辺部のみの接触となるのに対し、先端部をカットする事により竹輪の輪切り形状となるため、接触面積が拡大して接触抵抗は、その分小さくなると想定される。さらに、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を構成する各カーボンナノチューブの先端部がばらばらになっている場合や、カーボンナノチューブ構造体の先端部がクレータ形状となっている場合等に、この先端部を切除して第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部を平坦に揃えることができるため平面状の導電面との接触面積が拡大し、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の接触抵抗を低減させることで導電性を効果的に向上させることができる。

また、前記保形層の表面を除去する工程をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部に保形層を構成する充填材料が付着している場合に、これを除去することが可能となる。

このような構成のプローブ構造体によれば、プローブ構造体が変形するおそれを低減することが容易になる。また、このような構成の製造方法によれば、変形するおそれを低減することが容易なプローブ構造体を容易に製造することができる。

本発明に係るプローブ構造体の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るプローブ構造体の製造方法を示す工程図である。 本発明に係るプローブ構造体の製造工程を示す説明図である。 カーボンナノチューブ構造体の成形過程を示す斜視図である。 カーボンナノチューブ構造体の成形過程を示す斜視図である。 本発明に係るプローブ構造体を基板検査装置の検査治具として使用した例を示す説明図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、本発明に係るプローブ構造体の実施形態を示す断面図、図２は、プローブ構造体１の製造方法を示す工程図、図３は、プローブ構造体１の製造工程を示す説明図、図４及び図５は、プローブ構造体１を構成する第一カーボンナノチューブ構造体４（以下、第一ＣＮＴ構造体４という）及び第二カーボンナノチューブ構造体５（以下、第二ＣＮＴ構造体５という）の成形過程を示す斜視図、図６は、前記プローブ構造体１を基板検査装置の検査治具として使用した例を示す説明図である。

プローブ構造体１は、第一面（図１の上方側に位置する面）２１及び第二面（図１の下方側に位置する面）２２を有する保持板２と、この保持板２に保持された複数個の電極３と、各電極３の第一面３１上にそれぞれ立設された第一ＣＮＴ構造体４と、各電極３の第二面３２上にそれぞれ立設された第二ＣＮＴ構造体５とを備えている。

保持板２は、電極３の保持孔となる複数の貫通孔２３が形成された絶縁された結晶シリコン基板等からなっている。保持板２の第一面２１、第二面２２、及び貫通孔２３の周面は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜２４で覆われている。

電極３は、貫通孔２３内に埋め込まれるように設置された金、銀、銅又はアルミニウム合金等の導電性材料からなり、電極３の第一面３１及び第二面３２は、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の幅寸法と、０．１μｍ〜９μｍ程度の厚みとを有する島状に形成されている。
また、保持板２に保持された複数個の電極３は、絶縁膜２４により互いに絶縁された状態で配設されている。

なお、当実施形態では、保持板２の貫通孔２３内に配設された電極３の本体部に比べ、その軸方向の両端部に設けられた第一面３１及び第二面３２を大径に形成している。この構成によれば、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の設置面となる第一面３１及び第二面３２の面積を十分に確保しつつ、貫通孔２３内に配設される電極本体部の容量を低減して材料費を節約することが可能となる。なお、電極３の本体部と第一面３１及び第二面３２とを同一径に形成することも可能である。

電極３の第一面３１及び第二面３２には、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を生成するための鉄、ニッケル又はコバルトからなる触媒３３それぞれが蒸着される等により配設されている。この触媒３３の厚みは１ｎｍ以上で１００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上で５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

なお、絶縁性を有するセラミックス材、またはガラス材等で保持板２を形成することにより、保持板２の全体を絶縁構造としてもよい。この場合には、絶縁膜２４を設けることなく、複数個の電極３を互いに絶縁した状態で保持板２に保持させることができる。

第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５は、従来周知のＣＶＤ装置（図示せず）を使用して、触媒３３の存在下で単層または複層のカーボンナノチューブ１０を複数本まとめて化学気相成長させることにより構成されたカーボンナノチューブ１０の集合体からなっている。

カーボンナノチューブ１０は、１ｎｍ〜２０ｎｍの外径と２００μｍ〜２ｍｍの立設長さを有している。このカーボンナノチューブ１０の外径の好ましい範囲は１０ｎｍ〜１５ｎｍである。また、カーボンナノチューブ１０の立設長さの、より好ましい範囲は２００μｍ〜５００μｍである。

第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５は、電極３の第一面３１及び第二面３２からの立ち上り部分に比べて、中間部分及びその先端側部分が高密度に収束されている。すなわち、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の外径は、電極３からの立ち上り部分よりも中間部分及びその先端側部分の方が細くなるように形成されている。

本第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の立ち上り部分における密度は、１０^１０本／ｃｍ^２〜１０^１１本／ｃｍ^２であり、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の中間部分及び先端側部分は、前記立ち上り部分における密度の５倍〜２０倍程度の密度を有していることが好ましい。なお、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の立ち上り部分よりも中間部分（長さ方向の略中央）が高密度であればよく、必ずしも前記範囲の密度倍率でなくてもよい。

また、保持板２の第一面２１及び第二面２２上には、絶縁性と弾力性とを有するシリコーンゴム等からなる保形層６が、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を囲繞するように設けられている。また、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部は、保形層６の表面から露出した状態で設置されている。

プローブ構造体１の製造方法は、図２に示すように、電極３を形成する電極形成工程Ｋ１と、電極３の第一面３１及び第二面３２上に触媒３３をそれぞれ配設する触媒配設工程Ｋ２と、電極３の第一面３１上に、触媒３３の存在下で複数本のカーボンナノチューブ１０を化学気相成長させて第一ＣＮＴ構造体４を生成し、電極３の第二面３２上に、触媒３３の存在下で複数本のカーボンナノチューブ１０を化学気相成長させて第二ＣＮＴ構造体５を生成するＣＮＴ構造体生成工程Ｋ３と、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の少なくとも中間部分を高密度に収束させる収束工程Ｋ４と、絶縁性と弾力性とを有する保形層６を形成する保形層形成工程Ｋ５と、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部と保形層６の表面とを切除する等して除去する除去工程Ｋ６とを備えている。

なお、除去工程Ｋ６は、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部のみを除去する工程であってもよく、保形層６の表面のみを除去する工程であってもよい。

電極形成工程Ｋ１では、図３（ａ）に示すように、第一面２１及び第二面２２及び貫通孔２３の周面が絶縁膜２４で覆われた保持板２の貫通孔２３に、金、銀、銅又はアルミニウム金属材を充填する等により、貫通孔２３に対応した位置に電極３を形成する。

その後、触媒配設工程Ｋ２において、各電極３の第一面３１及び第二面３２上に、塩化鉄薄膜、スパッタで作製された鉄薄膜、鉄−モリブデン薄膜、アルミナ−鉄薄膜、アルミナ−コバルト薄膜、アルミナ−鉄−モリブデン薄膜等からなる触媒３３を、スパッタ蒸着する等によりそれぞれ配設する。

次いで、ＣＮＴ構造体生成工程Ｋ３において、図外のＣＶＤ装置を使用してカーボンが含まれる炭化水素、なかでも低級炭化水素、例えばメタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、アセチレン等を注入して５００℃以上の温度に加熱する。これにより、図３（ｂ）及び図４に示すように、触媒３３の存在下で、単層または複層のカーボンナノチューブ１０を複数本まとめて化学気相成長させ、カーボンナノチューブ１０の集合体からなる第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を電極３の第一面３１及び第二面３２上にそれぞれ生成する。

カーボンナノチューブ１０を化学気相成長させる際には、例えばヘリウム、アルゴン、水素、窒素、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、塩素等のカーボンナノチューブ１０と反応しない雰囲気ガスを使用することが好ましい。また、反応の雰囲気圧力は、１０^２Ｐａ以上で１０^７Ｐａ以下であることが好ましく、１０^４Ｐａ以上で３×１０^５Ｐａ以下であることがさらに好ましく、５×１０^４Ｐａ以上で９×１０^４Ｐａ以下であることが特に好ましい。

次に、収束工程Ｋ４において、複数本のカーボンナノチューブ１０の間に、例えば水、アルコール類（イソプロパノール、エタノール、メタノール）、アセトン類（アセトン）、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）等からなる液滴Ｅを垂らすことにより液体にさらした後、これを室温下で自然乾燥、真空に引き乾燥、又はホットプレートなどで加熱する等により乾燥させる。

この結果、液滴Ｅを垂らすことにより生じる表面張力と、カーボンナノチューブ１０間に生じるファンデルワールス力とによりジッパー効果が発現され、各カーボンナノチューブ１０同士が引き寄せられて収束される。このとき、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の基端部は電極３の第一面３１及び第二面３２にそれぞれ固着されているため、図３（ｃ）及び図５に示すように、第一面３１及び第二面３２からそれぞれ立ち上がる第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の立ち上り部分よりも、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の中間部分及びその上方側部分が顕著に収束されて高密度化される。

なお、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部は自由端とされているので拡がり易い。そのため、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５は、その全体として収束されており、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の立ち上り部分よりも第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の少なくとも中間部分が細くなっていればよく、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部が部分的に拡がることにより太くなっていてもよい。

その後、保形層形成工程Ｋ５で、図３（ｄ）に示すように、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を囲繞するように、流動性を有する充填材料、例えばシリコーンベースのエラストマを充填した後、当該充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層６を形成する。

前記流動性を有する充填材料としては、ゴム材料、フレキシブルプラスチック材料、及び硬化可能な液状ゴム等を含む各種の材料を使用可能である。液状ゴムとしては、例えばＲＴＶ（Room Temperature Vulcanizing）シリコーンゴム、加熱硬化型シリコーンゴム、紫外線硬化型シリコーンゴム等種々の液状ゴムを用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製ＲＴＶシリコーンゴム「ＫＥ−１２８５」等を用いることができる。

保形層６を形成する際に、複数本のカーボンナノチューブ１０間に充填材料を充填するようにしてもよい。これにより、例えばプローブ等として使用される第一ＣＮＴ構造体４が倒れるのを防止すことが可能となり、かつ相隣接するＣＮＴ構造体４同士及び隣接するＣＮＴ構造体５が互いに接触しないように支えることが可能になる。また、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を構成する複数本のカーボンナノチューブ１０の間に充填材料を充填して硬化させてもよい。この場合、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の強度又は耐久性を向上させることが可能となる。

次いで、除去工程Ｋ６において、図３（ｅ）に示すように、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部と保形層６の表面とを、レーザー加工機を使用したレーザー加工又はカッターブレードを使用した機械加工等の手段で切除する。あるいは、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部近傍の保形層６が選択的に除去されるがカーボンナノチューブは除去されないエッチング法を用いることもできる。これにより、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部が保形層６を構成する前記充填材料が付着している場合に、これを確実に除去することができる。

また、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を構成する各カーボンナノチューブ１０の先端部がばらばらになっている場合や拡がっている場合等に、この先端部を切除して第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部を平坦に揃えたり、高密度の部分を先端に露出させたりすることができる。このようにして図１に示すプローブ構造体１が製造される。

上述の構成を有するプローブ構造体１は、図６に示すように、例えばガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、タッチパネル用等の透明導電板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリア等からなる検査対象の基板８の検査治具等として使用することができる。

具体的には、図外の治具保持部材にプローブ構造体１を保持させた状態で、電流計、電圧計、電流源等を含む図略の検査装置に信号を伝送する電極板９が、プローブ構造体１の、基板８とは反対側の面に接続される。この電極板９には、先端に平坦な電極部９１を有する電線９０が電極板９を貫通するように設置されている。この電極板９がプローブ構造体１に接続されると、電線９０の電極部９１と第二ＣＮＴ構造体５の先端面とが電気的に接続される。これにより、電線９０、第二ＣＮＴ構造体５、及び電極３を介して検査装置と電気的に接続されたプローブとして第一ＣＮＴ構造体４を用いることが可能となる。

そして、基板８に設けられた配線パターンや半田バンプ等の検査点８１，８２に、第一ＣＮＴ構造体４の先端部をそれぞれ当接させた状態で、一方の検査点８１に接触された第一ＣＮＴ構造体４と、他方の検査点８２に接触された第一ＣＮＴ構造体４との間に予め設定された検査用電流を流して、その間の電圧を検出し、その値を予め設定された基準値と比較する等により、基板８の良否判定が行われる。

上述のように電極３の両端から成長させた第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５によりプローブ構造体１を構成した場合には、成長用の基板からＣＮＴ構造体を剥離することなく、所定長さのプローブ構造体１を形成することができる。そして、第一ＣＮＴ構造体４と第二ＣＮＴ構造体５との間に電極３が配設されているため、実質的に第一ＣＮＴ構造体４と第二ＣＮＴ構造体５とを合わせた長さのカーボンナノチューブ構造体の略中央部分が電極で保持された状態となる。その結果、背景技術に記載されているような、第一ＣＮＴ構造体４と第二ＣＮＴ構造体５とを合わせた長さに略等しい連続したカーボンナノチューブ構造体と比べて、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を電極３の両端から成長させたプローブ構造体は、変形するおそれが低減される。

その結果、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５のうち一方の先端をプロービング対象に当接させ、他方の先端を装置側に接続させたプローブとしてプローブ構造体１を用いる際に、その先端部に位置ずれが生じるのを抑制することが容易となる。

すなわち、保持板２の貫通孔２３内に埋め込まれるように設置された金、銀、銅又はアルミニウム合金等の導電性材料からなる適度の剛性を備えた電極３や保持板２を、プローブ構造体１の機械的収縮ストレスや熱ストレス等による歪みを抑制するコア材として機能させることできる。このため、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部の位置ずれが生じることを効果的に抑制でき、プローブ先端の機械的位置精度を効果的に向上できるという利点がある。

また、カーボンナノチューブを成長させた基板上から剥離した剥離部分を検査点に接触させた場合の接触抵抗よりも、カーボンナノチューブの基板とは逆側の、成長により生じた先端部を検査点に接触させた場合の接触抵抗の方が、小さくなる可能性がある。従って、以上のように、第一面３１と第二面３２とを有する電極３と、当該電極３の第一面３１及び第二面３２上にそれぞれ立設された第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５とを備えたプローブ構造体１によれば、従来技術のようにカーボンナノチューブの集合体を基板上から剥離した後にその基端部を信号伝送用の電極部等に接続した場合に発生していた接触抵抗が生じることがなく、本発明に係るプローブ構造体１を、基板検査装置の検査治具等として好適に使用できるという利点がある。

なお、電極３を保持する保持板２を省略することも可能であるが、上述の実施形態に示すように、電極３を保持板２に保持させるとともに、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５をそれぞれ保持板２の板厚方向に延びるように立設した構成によれば、第一ＣＮＴ構造体４と第二ＣＮＴ構造体５とが電極３を介して連設されてなるプローブ構造体１を安定して支持することが可能であり、その取り扱いを容易化することができる。

また、保持板２に、複数個の電極３を互いに絶縁した状態で配設した場合には、多数のプローブを備えた基板検査装置の検査治具等として本発明に係るプローブ構造体１を、より好適に使用することができる。

上述のように電極３から立ち上がる第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の立ち上り部分よりも第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の中間部分を高密度に収束させた構成によれば、複数本のカーボンナノチューブ１０の集合体からなる第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５において、各カーボンナノチューブ１０相互間の接触部分を増大して電流経路を増加させることができる。これにより、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の電気抵抗を低減することが容易となる。

なお、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の強度及び導電性が十分に得られる場合には、収束工程Ｋ４を省略し、保持板２の板厚方向に略真っ直ぐに立設させた複数本のカーボンナノチューブ１０により第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を構成してもよい。

さらに、保持板２上に絶縁性と弾力性とを有する素材からなる保形層６を形成し、この保形層６により第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を囲繞するとともに、その先端部を保形層６の表面から露出させた状態で設置した場合には、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の導電性を維持しつつ、その変形及び損傷を効果的に防止することができる。

しかも、保持板２によって電極３を保持した状態で保形層６により第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を囲繞することにより、保持板２が、各保形層６の機械的収縮ストレスや熱ストレス等による歪みを抑制するコア材として機能する。その結果、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部の位置ずれが低減されるため、プローブ構造体１の先端部における機械的位置精度を効果的に向上できるという利点がある。なお、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の保形性を維持して、その変形及び損傷を十分に防止し得る場合には、保形層６を省略した構造としてもよい。

また、図２及び図３に示すように、第一面２１と第二面２２とを有する電極３を形成する電極形成工程Ｋ１と、各電極３上に触媒３３をそれぞれ配設する触媒配設工程Ｋ２と、電極３の第一面３１上に、触媒３３の存在下で複数本のカーボンナノチューブ１０を化学気相成長させて第一ＣＮＴ構造体４を生成し、電極３の第二面３２上に、触媒３３の存在下で複数本のカーボンナノチューブ１０を化学気相成長させて第二ＣＮＴ構造体５を生成するＣＮＴ構造体生成工程Ｋ３とを備えた本発明に係るプローブ構造体１の製造方法によれば、優れた導電性を有し、基板検査装置の検査治具等として好適に使用できるプローブ構造体１を容易に製造できるという利点がある。

また、ＣＮＴ構造体生成工程Ｋ３において生成された第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を、液体にさらした後、乾燥させることにより、電極３から立ち上がる第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の立ち上り部分よりも第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の中間部分を高密度に収束させる収束工程Ｋ４を備えている場合には、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の導電性を、さらに効果的に向上させることにより、基板検査装置の検査治具等として好適に使用できるプローブ構造体１を容易に製造できるという利点がある。

さらに、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を囲繞するように流動性を有する充填材料を保持板２上に充填した後、この充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層６を形成する保形層形成工程Ｋ５を備えたプローブ構造体１の製造方法によれば、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の導電性を維持しつつ、優れた強度及び耐久性を有するプローブ構造体１を製造できるという利点がある。

しかも、保持板２を、各保形層６の機械的収縮ストレスや熱ストレス等による歪みを抑制するコア材として機能させることにより、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部の位置ずれを低減できるため、プローブ構造体１の先端部における機械的位置精度を効果的に向上できるという利点がある。

保形層形成工程Ｋ５において流動性が極めて高い充填材料を使用する等により、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５を構成する複数本のカーボンナノチューブ１０の間に充填材料を充填して硬化させるようにした場合には、プローブ構造体１の強度及び耐久性を、より効果的に向上させることができる。

また、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部において、保形層６の表面の少なくとも一部を除去する除去工程Ｋ６をさらに備えたプローブ構造体１の製造方法によれば、第一ＣＮＴ構造体４の先端部及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部に保形層６を構成する充填材料が付着している場合に、これを確実に除去することができる。また、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部を除去する除去工程を備えたプローブ構造体１の製造方法によれば、各カーボンナノチューブ１０の先端部がばらばらになっている場合や、カーボンナノチューブ構造体の先端部がクレータ形状となっている場合に、この先端部を切除して第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の先端部を平坦に揃えることができるため導電面との接触面積が拡大し、第一ＣＮＴ構造体４及び第二ＣＮＴ構造体５の接触抵抗を低減させることで導電性をさらに効果的に向上できるという利点がある。

１ プローブ構造体
２ 保持板
３ 電極
４ 第一カーボンナノチューブ構造体
５ 第二カーボンナノチューブ構造体
６ 保形層
２１ 保持板の第一面
２２ 保持板の第二面
２３ 貫通孔
２４ 絶縁層
３１ 電極の第一面
３２ 電極の第二面
３３ 触媒
４１ カーボンナノチューブ

Claims (13)

1. 第一面と第二面とを有する電極と、
   当該電極の第一面に立設された第一カーボンナノチューブ構造体と、
   前記電極の第二面に立設された第二カーボンナノチューブ構造体とを備えているプローブ構造体。
2. 前記電極を保持する保持板をさらに備え、
   前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体がそれぞれ前記保持板の板厚方向に延びるように立設されている請求項１記載のプローブ構造体。
3. 前記保持板に、複数個の前記電極が互いに絶縁された状態で配設されている請求項２記載のプローブ構造体。
4. 前記電極の第一面及び第二面から立ち上がる前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の立ち上り部分よりも前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の中間部分が高密度に収束されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブ構造体。
5. 前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体は、絶縁性と弾力性とを有する素材からなる保形層により囲繞され、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部が前記保形層の表面から露出している請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブ構造体。
6. 第一面と第二面とを有する電極を形成する電極形成工程と、
   前記電極の第一面及び第二面上に触媒をそれぞれ配設する触媒配設工程と、
   前記電極の第一面上に、前記触媒の存在下で複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長させて第一カーボンナノチューブ構造体を生成し、前記電極の第二面上に、前記触媒の存在下で複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長させて第二カーボンナノチューブ構造体を生成するカーボンナノチューブ構造体生成工程とを備えているプローブ構造体の製造方法。
7. 前記電極形成工程において、保持板に前記電極の保持孔となる貫通孔を形成した後、当該貫通孔に導電性を有する材料を充填して、前記電極の第一面及び第二面を露出させた状態で前記電極を形成する請求項６記載のプローブ構造体の製造方法。
8. 前記電極形成工程において、前記保持板に複数個の前記貫通孔を形成した後、当該各保持孔に導電性を有する材料をそれぞれ充填して、複数個の前記電極を互いに絶縁した状態で形成する請求項７記載のプローブ構造体の製造方法。
9. 前記カーボンナノチューブ構造体生成工程において生成された前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を、液体にさらした後、乾燥させることにより、前記電極から立ち上がる前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の立ち上り部分よりも前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の中間部分を高密度に収束させる収束工程をさらに備えている請求項６〜８のいずれか１項に記載のプローブ構造体の製造方法。
10. 前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を囲繞するように流動性を有する充填材料を充填した後、当該充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層を形成する保形層形成工程をさらに備えている請求項６〜９のいずれか１項に記載のプローブ構造体の製造方法。
11. 前記保形層形成工程において、前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体を構成する複数本のカーボンナノチューブの間に前記流動性を有する充填材料を充填して硬化させる請求項１０記載のプローブ構造体の製造方法。
12. 前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体の先端部を除去する除去工程をさらに備えている請求項６〜１１のいずれか１項に記載のプローブ構造体の製造方法。
13. 前記保形層の表面を除去する工程をさらに備えている請求項１０又は１１に記載のプローブ構造体の製造方法。

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